Принципи та будова скануючих зондових мікроскопів
Основний принцип роботи скануючого зондового мікроскопа полягає у використанні взаємодії між зондом і атомними молекулами на поверхні зразка, тобто фізичних полів, утворених різними взаємодіями, коли зонд і поверхня зразка наближаються до нанорозміру, і отримання морфології поверхні зразка шляхом виявлення відповідних фізичних величин. Скануючий зондовий мікроскоп складається з п'яти частин: зонд, сканер, датчик переміщення, контролер, система виявлення та система зображення.
Контролер використовує сканер для переміщення зразка у вертикальному напрямку, щоб стабілізувати відстань (або фізичну величину взаємодії) між зондом і зразком на фіксованому значенні; Одночасно перемістіть зразок у горизонтальній площині x-y так, щоб зонд сканував поверхню зразка вздовж шляху сканування. Скануючий зондовий мікроскоп виявляє відповідні сигнали фізичної величини взаємодії між зондом і зразком у системі виявлення, зберігаючи при цьому стабільну відстань між зондом і зразком; У разі стійкої взаємодії фізичних величин відстань між зондом і зразком визначається датчиком переміщення у вертикальному напрямку. Система візуалізації виконує обробку зображення на поверхні зразка на основі сигналу виявлення (або відстані між зондом і зразком).
Скануючі зондові мікроскопи поділяються на різні серії мікроскопів на основі різних фізичних полів взаємодії між використовуваними зондами та зразком. Скануючий тунельний мікроскоп (СТМ) і атомно-силовий мікроскоп (АСМ) є двома широко використовуваними типами скануючих зондових мікроскопів. Скануючий тунельний мікроскоп виявляє структуру поверхні зразка шляхом вимірювання величини тунельного струму між зондом і досліджуваним зразком. Атомно-силова мікроскопія використовує фотоелектричний датчик зміщення для виявлення мікродеформації кантилевера, спричиненої силою взаємодії між кінчиком голки та зразком (яка може бути або привабливою, або відразливою), щоб виявити поверхню зразка.
